Terremoto de Tohoku y tsunami: una mirada retrospectiva desde el espacio (segunda parte)

En 2011, el cuarto terremoto más grande de la historia sacudió a la costa de Japón, generando un devastador tsunami. Científicos y satélites tuvieron una visión sin precedentes de la catástrofe. Estas imágenes ofrecen un vistazo de la destrucción en gran escala, de la recuperación un año después, y de algún nuevo conocimiento científico surgido.

El 11 de marzo de 2011, el terremoto más grande en la historia moderna de Japón sacudió la costa noreste, a unos 130 kilómetros al este de la región continental de Tohoku. Inicialmente categorizado como de magnitud 8,9, el terremoto fue posteriormente elevado a magnitud 9,0 por la Japanese Meteorological Agency (JMA) y el U.S. Geological Survey (USGS). El evento sacudió edificios y dañó infraestructuras a cientos de kilómetros de distancia. Más cerca del sismo principal, las regiones costeras fueron devastadas tanto por el terremoto como por el tsunami resultante.

Este mapa muestra el movimiento del suelo y la intensidad del terremoto en docenas de lugares en todo Japón. Cada círculo representa una estimación de la agitación según lo registrado por el USGS, en conjunción con las redes sísmicas regionales. Tonos de color amarillo pálido representan la intensidad más baja y de color rojo oscuro representan la más alta. Los datos de temblor fueron superpuestos sobre un mapa de densidad de población proporcionado por el Laboratorio Nacional de Oak Ridge.

El patrón de movimiento parece ir en paralelo a la fosa de subducción en alta mar, la intensidad disminuye más de este a oeste, en comparación con el norte y el sur. El movimiento del suelo también parece ser más intenso en las zonas costeras y ribereñas, donde los asentamientos están construidos en los sedimentos más blandos y con menos lecho de roca.

Tenga en cuenta la intensidad de la agitación, incluso cerca de Tokio, lejos del epicentro, la falta de un número de víctimas graves en esa área metropolitana es sin duda un testimonio de la preparación para los terremotos que tiene la nación.

En la semana posterior al sismo principal, Japón soportó 262 réplicas de magnitud, al menos 5, de acuerdo con JMA. 49 fueron de magnitud 6 o superior, y 3 de magnitud 7 o superior. Las réplicas ocurrieron casi en su totalidad en alta mar, en una zona que se extiende alrededor de 500 kilómetros, desde la prefectura de Iwate a la de Ibaraki.

El terremoto y tsunami de 2011 tuvieron en Japón tantos efectos potentes, pero uno de las más singulares ocurrió en la atmósfera superior. Las ondas en movimiento a través del paisaje terrestre y marino, crearon ondas en la ionosfera, una capa encima de los 85 kilómetros de altura donde las moléculas se separan en electrones e iones debido a la radiación solar.

La imagen -para una animación clic aquí-, muestra cómo las ondas de energía del terremoto y tsunami se propagan hasta el borde del espacio y perturban la densidad de electrones en la ionosfera. La imagen está basada en sofisticados modelos de distorsión de las señales de radio entre el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) y los receptores en tierra. El mapa muestra los cambios en el contenido total de electrones (TEC) en la ionosfera.

El terremoto creó ondas acústicas y de Rayleigh que alcanzaron la ionosfera 10 minutos después del terremoto. Del mismo modo, el movimiento del tsunami también perturbó la atmósfera, creando ondas de gravedad que tardaron entre 30 y 40 minutos en llegar a la ionosfera. Las ondas de gravedad coinciden con la velocidad horizontal del tsunami, alrededor de 200 a 300 metros por segundo. Provocadas tanto por el terremoto como por el tsunami, estas ondas de gravedad atmosféricas viajaron sobre Japón hasta el oeste, mientras que el tsunami fue detenido por la costa.

14 de marzo de 2011. Clic sobre la imagen para ampliarla

Las olas más altas y las inundaciones más devastadoras del tsunami de 2011 ocurrieron a lo largo de la irregular costa del norte de Honshu, un paisaje deprimido con bahías y ensenadas conocido como ría costa. Las escarpadas y estrechas bahías de ría costa atraparon y concentraron las olas entrantes del tsunami, provocando crecidas y corrientes destructivas que empujaron grandes volúmenes de agua tierra adentro, especialmente a lo largo de los cauces de los ríos.

Eso es exactamente lo que sucedió en los días previos a que el Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER), un instrumento a bordo del satélite Terra de la NASA capturó esta imagen de las inundaciones a lo largo del río Kitakami, en la Prefectura de Miyagi. Tomada el 14 de marzo de 2011, la imagen en falso color combina infrarrojo, rojo y verde de una manera que facilita al ojo humano distinguir entre el agua y la tierra. La vegetación aparece en rojo y los campos en barbecho aparecen marrón claro. Los restos flotantes del tsunami, aparecen grises, se han acumulado en varias ensenadas a lo largo de la costa, sobre todo en la parte inferior derecha de la imagen.

Son visibles amplias franjas de inundaciones en las orillas tanto norte como sur del cauce del río, así como los sedimentos en la desembocadura del río. Algunas de las inundaciones más dramáticas se produjeron justo al sur del río, -donde las aguas crecidas escurrieron a través de grandes extensiones de tierras de cultivo- y en el pequeño pueblo de Nagatsura, situado en el extremo norte de una ensenada interior. Observe que en este punto del río se produjeron grandes inundaciones: la investigación realizada por científicos de la Universidad de Tohoku sugiere que las ondas del tsunami viajaron casi 50 kilómetros aguas arriba de la desembocadura del río Kitakami.

Un año después que tsunami empujara la creciente a través del río Kitakami, las aguas se habían retirado, el río volvió a su cauce, y muchos de los campos agrícolas estaban secos otra vez. Sin embargo, la evidencia del episodio destructivo permanece grabada en el paisaje cercano a la desembocadura del río.

Antes del tsunami, el pequeño pueblo de Nagatsura estaba localizado entre el extremo norte de una ensenada y una zona triangular de tierras de cultivo cerca de la desembocadura del río. Sólo un estrecho canal conectaba a la ensenada, que se utilizó para la acuicultura de ostras, con la cercana Bahía de Oppa. El tsunami arrojó aguas de inundación sobre las tierras de cultivo, diezmando Nagatsura y abriendo un canal mucho más amplio entre la ensenada y Oppa Bay.

Un año más tarde, el paisaje cercano a la desembocadura del río permanece irrevocablemente alterado en comparación con el aspecto que tenía antes del desastre. Las tierras de cultivo inmediatamente al norte y al este de Nagatsura se han convertido en lecho del río. La anchura de la boca del río se ha ampliado. Y el agua de Oppa Bay se ha deslizado hacia el interior, dejando sólo una estrecha franja de tierra y nuevas islas cerca de la desembocadura del río.

El Advanced Land Imager (ALI), un instrumento del satélite Earth Observing-1 (EO-1) de la NASA, capturó esta imagen de la tierra a lo largo del río Kitakami, el 21 de febrero de 2012. En la imagen de falso color, la vegetación aparece en rojo y los campos en barbecho aparecen marrón claro o gris.

11 de marzo de 2011. Clic sobre la imagen para ampliarla

16 de marzo de 2011. Clic sobre la imagen para ampliarla

Utilizando datos de radar por satélite, los científicos observaron la separación de varios icebergs grandes de la plataforma de hielo Sulzberger, a lo largo de la costa de la Antártida, como consecuencia del tsunami de marzo 2011, a medio mundo de distancia, en Japón. Los científicos han especulado durante mucho tiempo que las olas del mar pueden provocar una plataforma de hielo de doblar y romper, pero esta es la primera vez que los investigadores han observado un tsunami tener este efecto.

Las imágenes de arriba fueron adquiridas por el Advanced Synthetic Aperture Radar (ASAR) sobre el satélite Envisat, de la Agencia Espacial Europea, el 11 y 16 de marzo de 2011. La imagen superior fue tomada justo antes de la llegada del tsunami en la parte delantera de la plataforma de hielo Sulzberger, mientras que la imagen inferior muestra los trozos de hielo viajando hacia el mar a tan sólo cinco días después. Esta línea de tiempo en imágenes, muestra la progresión de la la ruptura de hielo. En cada imagen de radar -las cuales permiten a los investigadores ver a través de nubes- el hielo terrestre, la plataforma de hielo y los icebergs nuevos se ven blanco brillante, mientras que las áreas más grises tienen pequeños trozos de hielo marino. Las aguas abiertas se ven de color negro.

Los icebergs se pueden formar de cualquier número de formas, pero la mayor parte del tiempo, el proceso está fuera de la vista. A menudo, los científicos ver grandes trozos a la deriva en los mares polares, y luego tienen que trabajar hacia atrás para averiguar de donde salió. En este caso, un equipo de investigación dirigido por Kelly Brunt del Goddard Space Flight Center de la NASA, miró hacia delante, no hacia atrás.

Cuando se produjo el terremoto de Tohoku y el posterior tsunami, los investigadores del hielo inmediatamente miraron hacia el sur, como las enormes olas explotaron fuera del epicentro en el Océano Pacífico al noroeste. Los científicos comprueban los registros las cars vulnerables de la costa antártica y estudiaron modelos de probabilidad de propagación de olas. Dentro de las 18 horas posteriores al terremoto, las olas del tsunami habían viajado 13.600 kilómetros y llegaron a las costas de la Antártida.

Utilizando múltiples imágenes satelitales, Brunt Kelly, Emile Okal de la Universidad de Northwestern, y Douglas MacAyeal de la Universidad de Chicago han podido observar dos nuevos grandes icebergs y muchos trozos más pequeños que flotan en el mar de Ross en la Antártida apenas unas horas después de que el oleaje llegara al continente.

El oleaje del tsunami de Tohoku era probablemente de sólo 30 cm de altura cuando llegó a la plataforma de hielo Sulzberger, pero la consistencia de las olas provocaron suficiente estrés para desencadenar la ruptura. Esta plataforma de hielo flotante era de unos 80 metros de espesor de su superficie expuesta a su base sumergida.

En conjunto, los trozos rotos de hielo igualaron un área de 125 kilómetros cuadrados, alrededor de dos veces el tamaño de la isla de Manhattan en Nueva York. Según los registros históricos, el trozo de hielo que se rompió el 11 de marzo no se había movido durante al menos 46 años antes de que el tsunami llegara.

VER PRIMERA PARTE

Referencias:

Japanese Meteorological Agency (2011). The 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake. Consultado 18/03/11.

Kyodo News, 19/03/11. Record aftershocks registered in Japan after March 11 quake. Consultado 18/03/11.

USGS (2011) Magnitude 9.0-Near the Coast of Honshu, Japan. Consultado 18/03/11.

USGS (n.d.) Shake Maps. Consultado 18/03/11.

Galvan, D.A., Komjathy, A., Hickey, M.P. and Mannucci, A.J. (2011) The 2009 Samoa and 2010 Chile tsunamis as observed in the ionosphere using GPS total electroncontent. Journal of Geophysical Research (Space Physics) 116, A06, 318.

Occhipinti, G., Komjathy, A., and Lognonne, P. (2008, February) Tsunami Detection by GPS: How Ionospheric Observations Might Improve the Global Warning System. GPS World.

Song, Y. T. (2007) Detecting tsunami genesis and scales directly from coastal GPS stations. Geophysical Research Letters, 34, L19,602.

Mori, N. (septiembre 2011) Survey of 2011 Tohoku Earthquake Tsunami Inundation and Run-Up. Geophysical Research Letters.

Japan Echo. Tsunami Damage. Consultado 08/03/11.

Japan Echo. Viewing the Tsunami's Tragic Aftermath. Consultado 08/03/11.

Mimura. N. (mayo 2011) Damage from the Great East Japan Earthquake and Tsunami - A quick report. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change

USGS. (2012) Largest Earthquakes in the World Since 1900. Consultado 08/03/11.

Tanaka, H. (2004, December) Field observation of salinity intrusion into nagatsura-ura lagoon. Proceedings of the 4th Congress of Environmental Hydraulics and the 14th Congress of APD-IAHR. 737-743

Scott, Michon (2011). Flooding along the Kitakami River, Japan. Earth Observatory. Consultado 08/03/11.

Brunt, K.M., Okal, E.A., and MacAyeal, D.R. (2011) Antarctic ice-shelf calving triggered by the Honshu (Japan) earthquake and tsunami, March 2011. Journal of Glaciology, Vol. 57, No. 205, pp. 785-788.

NASA (08/08/2011) Tohoku Tsunami Created Icebergs In Antarctica.

NASA Earth Observatory (2011) Natural Hazards: Earthquake and Tsunami Near Sendai, Japan.

Mapa de intensidad del terremoto: imagen NASA Earth Observatory creada por Jesse Allen y Robert Simmon, usando datos del USGS Earthquakes Hazard Program and Oak Ridge National Laboratory Geographic Information Science and Technology. Leyenda por Mike Carlowicz. Mapa del contenido total de electrones en la ionosfera: imagen NASA/JPL-Caltech. Leyenda por  Michael Carlowicz. La imagen NASA Earth Observatory de las inundaciones a lo largo del río Kitakami del 14/03/2011, fue creada por Jesse Allen y Robert Simmon, usando datos ASTER proporcionados por cortesía de los EE.UU. / Japón ASTER Science Team. Leyenda por Adam Voiland. La imagen NASA de las inundaciones a lo largo del río Kitakami del 21/02/2011 fue creada por Jesse Allen y Robert Simmon, usando datos ALI del EO-1 team. Leyenda por Adam Voiland. Las imágenes del desprendimiento del hielo ártico son cortesía de la European Space Agency. Leyenda por Patrick Lynch y Mike Carlowicz.

Fuente:

Tohoku Earthquake and Tsunami: Looking Back from Space, NASA Earth Observatory.